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关键词:云计算;J2EE;航运
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)16-3699-02
Abstract: This article provides a Shipping Information Service Platform based on Cloud Computing management system. The use of J2EE, C # and SQL Server2005 to develop, Around the ship and shipping logistics as the main clue,take an interactive e-commerce trading platform. The Yangtze River waterway advantage and local economic development organically, interactive guide water transportation, economy, industry.
Key words: cloud computing; J2EE; shipping
长江横贯东西,通江达海,全长六千多公里,自古就是我国重要的水上交通大动脉,有着“黄金水道”的美誉, 中国还有大小天然河流5800多条,总长40万公里,现已辟为航道的里程约是10 万公里,其中7 万公里可通航机动船只,而且水运具有运能大、能耗小、成本低、占地少、污染轻等突出优势。统计显示,近5年来,长江航运持续快速发展,货运量、周转量和港口吞吐量以年均两位数的速度迅速增长。2011年长江干线货运量突破16亿吨,连续7年超过美国密西西比河和欧洲莱茵河,已成为世界内河运输最繁忙、运量最大的通航河流。
为完善长江流域的水运市场,积聚长江及内河流域船舶建造人气。因此,建立一个基于云计算的航运信息服务平台,通过航运信息、货运信息、航线信息,建立水上的运输物流平台;通过船舶交易信息、船舶产品交易信息,建立网络交易信息平台;通过船舶企业信息、船舶修造信息、特殊岗位信息、人才信息等,实现吸引船东到长江流域的船舶制造企业进行造船,船舶制造企业招收高素质的技术工人,船员合理流动,内河码头运输效能提高等。
1 系统的整体框架
根据本项目的业务需求,综合经济性、灵活性、集成性和扩展性的要求,决定在本项目采用J2EE框架来开发[1],平台采用B/S模式,后台数据库为SQL Server 2005中文企业版。
1)系统的数据模型
第一层为表示层,位于最外层,直接呈现在用户面前用于显示数据与信息,并为用户提供一种交互式界面,如首页的查询检索页面、后台信息页面等。第二层为中间层,通过Web Service与数据库进行连接,负责处理用户输入的信息,将这些信息发送给数据库层进行修改或保存,或调用数据库层中的函数读出数据,它是联系表示层和数据库层的桥梁,绝大部分的业务逻辑都在这一层[2-3]。第三层为数据库层,用来处理数据库数据,如对数据进行增加、修改、删除及查询等操作,这一层的设计要严格遵循数据库逻辑结构设计中的第三范式要求,确保较小的数据冗余度[4-5]。
系统J2EE技术框架调用过程如下图:
2)系统中的用户权限控制
由于采用的是B/S模式,因此系统的用户权限配置很重要。本系统采用用户-角色-模块的三层设计模式,第一层为用户,第二层为角色,第三层为系统模块。此模型将系统的模块权限与用户分开,将角色作为一个中间层,用户与角色之间建立关系,角色与模块权限之间建立关系,而用户和模块权限之间没有直接的关系。用户与角色的关系是,一个用户可以对应一个角色,一个角色也可以同时包含一个或多个用户。同样,角色与模块之间也是多对多的关系,并且可以设置角色对模块的具体操作权限(浏览、查询、添加、修改和删除)。用户访问模块时,通过其所在的角色对模块的访问权限来获得访问该模块的权限,当用户进入模块后,用户的所有操作都要经过权限判断,不具备操作权限时,则给出提示信息,禁止操作继续。这种分层的管理模式使用户对系统数据的每一步操作都要进行权限判断和验证,从而有效地保证系统安全、可靠地运行。
2 系统使用的关键技术
1) 系统安全及权限认证技术
系统采用全局会话安全权限过滤,未经验证的用户不能得到会话标记,所以无法登录和使用本系统。本系统采用用户-角色-模块的三层设计模式,第一层为用户,第二层为角色,第三层为系统模块。此模型将系统的模块权限与用户分开,将角色作为一个中间层,用户与角色之间建立关系,角色与模块权限之间建立关系,而用户和模块权限之间没有直接的关系,未经赋权的用户将无法进行越权操作。如某航运公司具有船源信息、航线信息、船舶交易信息、招聘信息等权限,可根据上述权限建立航运公司角色,赋权给所有航运公司;再建立船舶中介公司角色,设置该角色权限为船源信息、货源信息、船舶交易信息、船舶产品信息、人才招聘信息、求职信息等权限,并赋权给所有船舶中介公司。
2) 综合信息的自动获取
本获取方式采用了Java及多线程技术,对任何互联网指定的一个或多个网站进行网络探究,并通过网页代码分析、网页层次探究、网页链接分析等技术手段,最终将互联网信息获取并保存到系统数据库,具有速度快,效率高等特点。但是由于互联网信息复杂多变,所以抓取效果不尽相同。在综合信息的中,应用了该技术,将信息自动从相关网站获取,但由于格式受限,所有的信息都需要人工再次排版,校核,以确保对外美观,正确。
3) 全文检索技术
本项目运作一段时间后,的信息内容将越来越多,而全文检索能够让用户输入检索关键词后,系统能快速返回给用户在全范围内符合查找条件的记录, 从而有效地利用资源,更好地满足用户需求[6]。本项目使用SQL Server Management Studio建立表的全文检索,全文检索要求唯一索引,故需要在相关表建立唯一聚集索引,通过开发检索存储过程得到检索结果集,返回给前台的调用查询页面,并由前台页面进行分页[7]。而且全文检索的性能的优劣决定了用户体验的优劣,提高全文检索的性能是目前最迫切的问题,在本项目中该技术正处于开发阶段。
4) 系统安全技术
① 安装一个功能强大的硬件防火墙可以有效防御外界对Web服务器的攻击,还可通过安装非法入侵监测系统,提升防火墙的性能,达到监控网络、执行立即拦截动作以及分析过滤封包和内容的动作,当有入侵者攻击时可以立刻有效终止服务。
② 数据库服务器和Web服务器的分离,进一步提高了系统的安全性,对外网只暴露web服务器,用户只能通过Web服务器访问数据库服务器,而不能直接访问数据库服务器。
③ 数据库的自动备份,对服务器上的数据自动定期进行备份是很重要的。网站的核心是数据,数据一旦遭到破坏,后果不堪设想。数据库的备份方案采用本地自动备份和远程备份。
④ 防止SQL注入技术
目前部分网站没有对用户输入数据的合法性进行判断,使应用程序存在安全隐患,其中最容易忽略的问题就是SQL注入漏洞的问题。通过提交数据的JS正则验证可以屏蔽这一问题,比如URL、表单等提交信息时,通过一段防止SQL注入的过滤代码即可防止出错信息暴露,或者通过转向,当系统出错时转到一个提示出错的页面等。
3 结束语
构建一个基于云计算的航运信息服务平台,该平台围绕船舶和水运物流为主线,拓展到相关的船舶产业和服务中,使各个环节形成一个整体,各取所需,发挥所长,实现了各类客户不同需求的无缝对接。
参考文献:
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(1.安徽中医药大学 医药信息工程学院,安徽 合肥 230012;2.安徽省中医药科学院 计算机中医应用研究所,安徽 合肥 230012;3.安徽中医药大学 神经病学研究所附属医院,安徽 合肥 230061)
摘 要:本文分析了智慧医院信息服务的主要内容,并从云计算的基本特征角度讨论了云计算与智慧医院的关系,最后对云计算在智慧医院信息服务中的应用方式及其对智慧医院信息服务的影响进行了探讨.
关键词 :云计算;物联网;智慧医院;信息服务
中图分类号:TP399文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)04-0029-03
1 引言
智慧医院又叫感知医院或物联网医院,是以物联网技术为基础,以各种应用信息服务为载体而构建的集诊疗、管理和决策为一体的新型医院.智慧医院综合了信息化医院、智能医院、数字医院的优点,其服务和管理模式为医院创新发展提供了的新的思路,为居民医疗带来了全方位服务.当前,智慧医院已引起了学术界的广泛关注,文献[1]搭建了智慧医院体系架构,并分析了其与物联网基本体系架构的对应关系;文献[2]集信息集成、统一通信、大数据分析及移动终端管理等关键技术,提出了一种新型的智慧医院体系架构;文献[3]在文献[1]基础上,提出一种建设智慧医院平台的具体方案和方法;文献[4]在对智慧医院建设中的关键技术及内容分析的基础上,从逻辑结构、应用框架和基本网络环境建设等方面给出了智慧医院的具体应用方案.从中可以看出,目前对智慧医院的研究主要集中在架构方面,基本沿用传统的感知层、网络层和应用层三级架构,其中虽然对建设中的关键技术和内容进行了探讨,但都是泛泛介绍,并没有针对某一项关键技术在智慧医院的应用展开讨论和分析.
云计算是一项新技术,是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化和负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物[5-6].智慧医院平台开辟了在医疗行业应用云计算的新模式.通过云计算,极大提高了医院信息化的灵活性和扩展性.为此,本文主要就云计算这一关键技术在智慧医院的应用展开讨论和分析.
2 智慧医院信息服务的主要内容
智慧医院信息服务包含两个层次的内容,一是从医院角度,二是从社会化角度.具体如图1所示.
从单个医院角度而言,服务内容包括信息管理服务和决策分析服务两个方面.信息管理服务包括门诊管理服务、住院管理服务、医技管理服务、药品管理服务、物资管理服务等.决策分析服务包括疾病分析服务(各类疾病的发病年龄分布和地域分布),就诊分析服务(各时间段内的门诊和住院人次等),药品分析服务(每类药品的临床用量及利润)以及科室分析服务(各科室产生的诊疗费用)等.
从社会化角度而言,包括健康信息管理服务、远程诊断服务、远程监护服务、医保“一卡通”服务等,属于高层次的应用信息服务.其中健康信息管理服务是智慧医院社会化信息服务的关键内容,是其所有社会化信息服务的基础.为构建一个完整的个人电子健康信息管理平台,需将电子病历、电子医嘱、医技报告以及相关视频等各种诊疗信息进行整合.有了该平台,个人健康信息便能做到如档案一样可供随时查找和调阅,极大方便了患者今后的复诊、转诊以及自我保健,同时也为相关医疗机构的远程诊断和监护提供了材料和经验支持.
3 云计算与智慧医院信息服务的关系
智慧医院的数据量规模庞大,并且大多包含时间、地点等多种属性信息,所以存储结构较为复杂,故称医疗大数据.要实现智慧医院的社会化信息服务,必然要涉及到医疗大数据的存储、管理与分析[7],而这些问题的解决,必然要涉及云计算技术,以便为智慧医院提供各种基于海量数据的信息服务.下面就从云计算的基本特征角度分析其与智慧医院信息服务的关系.
3.1 虚拟化
在云计算中,用户所请求的应用服务均来自虚拟的“云”,而不是有形实体,所有的应用服务在“云”端某处运行,用户无需了解具体细节,便可在任意位置通过各种终端来获取.将云计算技术应用在智慧医院中,用户仅需一台电脑或者手机等终端,便可在任何位置通过网络来获取相关服务,这样更多的人便能够低成本地享受到优质便捷的医疗信息服务.
3.2 资源整合
资源整合是云计算的重要特征,能将现有信息孤岛中的数据进行有效整合,实现“大数据”集中处理,以提供更强大的应用支撑能力.将云计算技术应用在智慧医院中,能够将原来医院管理信息系统HIS下相互独立的多个应用平台及信息孤岛中的大量数据,进行有效整合,以便更好地为公众提供医疗信息服务.
3.3 高可靠性和安全性
在云计算模式下,所有的应用信息服务分布在不同的服务器上,并通过在云端使用数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性[8].将云计算技术应用在智慧医院中,重要的医疗信息数据全部存储在云中,集中存放,降低了数据存放在医院服务器上丢失或者泄露的风险.
4 云计算在智慧医院信息服务中的应用方式
相比于其他领域的信息服务,数据安全是智慧医院信息服务实现过程中面临的极其重要的问题.某些数据如医院运营数据、核心医疗技术等属内部资料,不便公开,所以建立公用云和私有云结合模式.总体思路是各医院将涉密的数据(内部的日常事务、工资福利、收支运营、核心技术等不可公开信息)放在私有云上,仅供医院内部职工使用,而将可公开的信息和服务放在公用云上,为其他医疗机构共享,并对社会开放.对于患者、医保中心、药品生产商而言,公用云是使用智慧医院信息服务的窗口.患者可在公用云上查询个人诊疗信息,以及医院和医生的相关信息,为复诊和转诊带来便利;医保机构可在公用云上查询患者诊疗清单并核实相应费用,以便开展正常的医保报销等服务;药品生产商可通过公用云随时查询药品库存和支出等数据,以便及时补充库存,为医院和药房调配药品提供方便.
5 云计算对智慧医院信息服务的影响
5.1 节约信息化建设成本
云计算技术的本质特征就是使用多租户模式整合云服务提供商的计算、网络和存储资源,服务于多个用户[3].在这种模式下,所有的应用服务在云端自动生成,各医院采用租用或者订购的方式来使用,从而节约了大量的硬件设备成本以及将来的许多维护费用.
5.2 改变医疗信息服务模式
云计算技术深刻改变了目前的医疗信息服务模式,下面分别从个人和家庭、社区卫生服务站和基层医院、大型三甲医院三个角度进行分析.
(1)个人和家庭
通过手机、穿戴式传感器等无线终端,及时采集家庭成员的相关生理指标信息,并反馈至医疗机构的数据中心.一旦有异常,相关医疗机构立即进行提醒和警示,以便病患引起重视,尽早就医,并且根据实际需求设定用药提醒,督促病患按时按量服药.通过此种方法可对一些慢性病人长期进行监控.与此同时,用户还能向相关医疗机构进行在线健康咨询,并在网络宽带允许的条件下,通过视频接受远程医疗服务.
(2)社区卫生服务站和基层医院
通过由无线传感设备感知到的反馈数据,社区卫生服务站便可及时获取所辖社区内居民的详细健康信息,对需实施监控的病患特别关注,一有异常立即采取相关措施,对突发和严重病患者及时提供上门救助服务.对于常见病,社区卫生服务站和基层医院能处理尽量处理,无法处理才将病患转至高一级医院,有效缓解了大型三甲医院的就诊压力.
(3)大型三甲医院
当社区卫生服务站和基层医院将无法处理的病患转至大型三甲医院时,由于病人在基层医院的相关诊疗信息均在云端保存,需要时便可通过系统直接查询和调阅,避免了重复检查和化验,有效减轻了病人的经济开销,提高了三甲医院的工作效率.这样该区域内的所有医疗机构便能通过云端进行互联,单个医院的信息服务实现了集成,集成的医疗信息服务可在该区域内共享[9],最终实现了协同服务.
6 结束语
智慧医院平台开辟了在医疗行业应用云计算的新模式.本文分析了智慧医院信息服务的主要内容,从云计算的基本特征角度讨论了云计算与智慧医院的关系,并对云计算在智慧医院信息服务中的应用方式及其对智慧医院信息服务的影响进行了探讨.智慧医院社会化信息服务是其建设的最高目标,必将推进基于健康档案的区域卫生信息平台建设等相关产业的发展[10].相信在中国新医改背景下,我国的医疗信息服务必将迎来一个高速发展的阶段.
参考文献:
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我国的云计算产业已经走过了4个年头,云计算产业的发展得到了国家的高度重视,国家主要部委了一系列的产业引导政策,各地政府纷纷出台地方的云计算产业发展专项政策,云计算产业发展迅速,目前已进入务实发展阶段。
云计算平台是云计算产业发展的基础性资源,对我国云计算产业的发展具有基础支撑作用,是我国云计算产业的发展热点,目前国内开始出现一些提供公共服务的云计算平台;我们按照资源提供方式和服务方式将目前主流云计算平台划分为以下三类:基础资源云平台、资源整合云平台、应用服务云平台;前两个平台都和资源有关,其用户主要为中间应用服务商,应用服务云平台属于软件服务面向最终用户服务。
基础资源云平台
目前国内云计算平台大多以云主机产品形式提供,而构建云主机的方法是采用虚拟化切分资源,将一台配置较高的服务器设备虚拟切分为多个独立主机,供应给用户使用。利用IDC部署一批高配置服务器,通过用户自助服务功能按需开通配置不同的云主机,这个平台就属于基础资源云平台。
用户买到的云主机可以理解为传统的物理主机托管,比如:单核CPU、1GB内存、100GB硬盘、2MB网络带宽,云主机按要求已经装好基础操作系统(Windows Server、不同版本的Linux),用户根据自己的业务要求自行安装其他业务软件,并自行维护整个系统。
云主机优点:
具备弹性扩展的特点,当系统性能不足、存储资源不足时用户可以升级云主机的配置来提升性能;对比传统方式购买服务器托管或租用独立主机从投资角度确实可以大幅减少业务启动前期的初始投人;用户具有该“虚拟设备”完全管理权,业务用途灵活性较大;应用不需修改可无缝接入、部署。
云主机缺点:
依然存在系统配置、维护任务,用户需要保持传统的系统维护部门和人员;切分云主机的虚拟化系统自身也要消耗所部署物理设备的CPU及内存资源;云主机作为虚拟切分出来的服务单元设备,用户的应用或者业务直接与该“虚拟”主机发生联系,存在单点故障隐患。当应用压力瞬间增加时容易出现单主机无法负载、响应缓慢甚至停滞;云主机以类似传统硬件销售模式卖配置来收取费用,没有提供应用层服务资源支持,只能作为最底层虚拟硬件资源存在。
综上所述笔者给基础资源云平台的业务模式定义为:采用虚拟化技术切分资源卖配置,等同传统主机托管;适合对业务环境有极高要求自由度并且具备一定系统维护能力的用户,如网游、交互性较强的网站等。
国内目前该领域服务商有:阿里云主机、盛大云主机、传统虚拟主机服务商。
资源整合云平台
资源整合云平台在基础资源云平台基础上增加了应用服务支持资源,与云主机卖配置方式不同,此类平台将物理硬件云化为资源供应给用户,平台负责维护硬件设备、平台系统,用户只需要根据资源的使用情况动态付费。
资源整合云平台的优点:
平台向用户供应的是计算资源、存储资源,用户根据业务需要购买资源并弹性使用或升级,用户同样节省业务初期运营费用。
用户的应用透明使用云平台资源,不与平台内部节点产生直接联系,不受单点故障影响。
平台内部具备资源智能调度,用户的应用请求智能分布到最适合的节点进行处理并反馈结果,保障应用服务稳定高效提供。
平台系统自身运行维护与用户无关,用户工作焦点集中在自己的业务、服务开发,凡是使用云平台的业务均可精简甚至取消系统维护人员。
资源整合云平台的缺点:应用需要根据平台资源接口做适当的修改。
综上所述笔者给资源整合云平台的业务模式定义为:采用云计算技术聚合资源并以服务的形式输出资源,第三方应用以接入的方式简单、透明、弹性的使用平台资源构建自己的应用服务;相比云主机这样的基础资源云平台,资源整合云平台更吻合云计算发展趋势,降低云服务部署门槛。
国内目前该领域服务商有:百度BAE、阿里云ACE、新浪SAE、静水飞云云计算。
应用服务云平台
多个第三方应用使用上述资源平台部署应用服务,逐步肜成海量应用服务或专业应用服务的平台,面对最终用户提供应用服务。至此构成整个云服务链条:云资源一云应用最终用户,最终用户通过云应用间接使用资源云平台。
【关键词】云计算;信息技术;应用
1.引言
云计算是近年来发展最迅速的互联网服务模式之一。但是在一段时间里,云计算的概念界定不清,造成了工业界和学术界的概念混乱。为此,UC Berkeley的M.Armbrust等就云计算的内涵和外延进行了较为深入的探讨[1],随后美国NIST给出了官方的云计算定义,即:云计算是一种模式,使得普适、便捷、应需地针对可配置的计算资源池(包括网络、服务器、存储、应用及服务)的网络访问可以在最小的管理代价下迅速配给和释放。其中云存储在云计算中占据重要位置,近年来不但作为云计算的支撑技术迅速发展,单独的云存储服务也获得了引入瞩目的成功。
云计算涵盖了虚拟化、网格计算、网络存储、和分布式计算等应用领域,通过虚拟化技术将服务器整体虚拟化为一个资源池,为用户提供各种服务。云应用是云计算核心技术之一,其效率直接影响云计算系统的工作性能,云计算以高速信息传输网络作为基础,具有强大的计算分析能力和分布并行计算特征,在海量数据库的数据挖掘中有很明显的提升作用,极大地缩减了挖掘时间。本文介绍了云计算的概念、特性和云计算的发展模式,分析了云计算在信息技术领域的应用方式和应用流程。
2.云计算简介
云计算是分布处理与并行处理技术发展到一定阶段的产物,也是高速运算面向客户的一个平台,是一种基于网络传递数据的高端并行计算模式。高速网络传输能力是云计算的重要组成部分,通过互联网个人电脑可以将海量数据的处理工作上传给服务器,再集结大量云平台上的计算机资源快速处理数据完成任务。云平台由大量普通的注册PC、服务器或其他形式就算设备计算组成,这个庞大的平台运转、维护和升级是由专门的数据中心负责管理,当然这个数据中心要求有一定的计算规模和保障能力。[2]
云计算段时间内一跃成为当今IT界最热门的词汇之一,无论是国外的Google、微软、IBM,还是国内的百度、瑞星都预研了云计算的相关服务。通过云计算服务,分散的计算资源可以得到很好的利用,计算效能随着计算能力资源的扩充而提高,可以持平或超越超级计算机的计算能力。用云来表示计算机以及它们之间的网络是非常形象的,一方面,分布广阔的计算机组成云状网络,另一方面,这个庞大的结构里对数据的处理过程是被云遮盖住的不可见的。
3.云计算中的核心技术
分布式计算、虚拟化技术以及云存储是云计算视频监控系统的核心技术,能准确掌握并运用关键技术对系统的建设有着非常重要的意义。
1)分布式计算
通过网络将海量的视频数据的计算处理程序拆分为无数个小的子程序,再交给多部服务器所组成的系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给系统。这样,就能达到如同超级计算机一样高效处理大量信息的能力,视频监控系统的图像处理以及查询速度将会大大提高。
2)虚拟化技术
虚拟化技术是云计算系统的关键技术之一。虚拟化技术将物理资源、操作系统、应用程序等虚拟化,它将应用程序以及数据,在不同的层次以不同的样子加以替换,从而使得不同层次的用户,能够方便的使用开发及维护存储的数据、应用于计算和管理的程序,虚拟化技术可以将视频监控系统的系统建设成本降低,并提供更加丰富的扩展功能。
3)云存储
云存储可以实现存储完全虚拟化,大大简化应用缓解,可以节省系统建设成本,同时提供更强的存储和共享功能,这样就可以存储时间更长清晰度更高的视频监控画面,并且能省掉大量存储硬盘的费用。
4.云计算运营模式
云计算主要包括软件运营服务、效用计算、API服务、平台即服务、商业服务以及网络整合营销等运营模式,下面进行简单的介绍。[3]
4.1 软件运营服务:英文全称为Soft ware-as-a-service
它是一种通过互联网提供软件服务的模式。服务商将应用软件统一部署在服务器上,客户可以浏览软件,根据自己的需求,向服务商购买所需的应用软件服务,并向服务商支付一定的费用,也通过互联网获得服务商提供的售后保障。在ASSA模式下,用户无需购买软件,只需租用Web中的软件,省去了对软件进行维护的费用,而服务商集中维护软件,这样效率会大大提高。
4.2 效用计算:英文名为Utility Com-puting
效用计算模型里,服务商供给客户指定的计算资源和基础设施管理服务,并且根据应用评估,而不是单调地参照速率来收费。实用模型最大的特点就是高效使用资源,促使相关成本最小化。这种方式,有时候也叫作使用收费或者配量服务,在互联网服务、网站访问服务、文件共享等应用中越来越常见,有时候还用于面向客户的市场。
4.3 API服务:这项服务同SAAS关系紧密
网络服务商们不但提供软件服务,而且公布API,这样便刺激了开发者的热情。基于这种模式,开发出的软件会更加全面,通过市场筛选便可得到大量应用。这项服务也体现了云计算服务的开放性。
4.4 PAAS:平台即服务,提供服务层解决方案堆栈即服务
PAAS提供给用户云模式,借此获得使用编程语言、程序库,来开发自己所需求的服务。用户不需要管理与控制云基础设施,包含网络、服务器、操作系统或存储,但需要控制上层的应用程序部署与应用代管的环境。
4.5 商业服务平台:此服务为用户和提供商的互动提供平台,来促进服务效力的提升和服务协调
服务商通过这个平台与用户对话获知用户的服务方向、服务要求等定制服务,来满足特殊客户的要求。这个平台可以看作为云计算面向市场的窗口。
4.6 网络整合营销:互联网有很多网络服务商,他们各有特长,也具有很多相似之处
为了便于客户集中进行查询和选取,构建平台来整合这些网络服务商。这项功能基于云计算的分布性和整体性,这样做既可以方便客户,同时降低了运行成本,保障了运行安全。
5.云计算的应用模式
5.1 云计算在遥感图像中的应用
遥感数据中带有大量差异化较为明显的分辨率像素,造成传统的云计算遥感图像高程测量中,不同分辨率图像会造成高程点云数据非常规离散化,在时间尺度上不收敛,测量结果出现偏差。带有融合功能的云计算高程测量方法。建立经验模式分解模型,将遥感图像进行分解处理,从而为图像的融合提供基础数据。利用云计算,对图像进行融合,完成高程测量数据的测量,可以对遥感图像进行有效的融合,极大的提高了数据测量的准确性,为测绘事业的发展提供了良好的基础。
5.2 云计算在大数据中的应用
大数据是从海量数据中挖掘到目标数据。且海量数据存在大量干扰数据,整体显现出模糊特性和随机性,目标数据具有隐藏性,位置未知,类别未知等性质。基于云计算的数据挖掘过程要设定挖掘任务所使用的模式类型。数据挖掘模式分为关联分析、分类预测、聚类分析以及离群分析等,应用云计算在大数据中的处理广泛应用在电信网络,股票分析以及网络入侵检测系统等技术应用中,获得了良好的数据处理能力。
5.3 云存储技术的应用
云计算和云存储技术是近些年兴起的一种计算和存储概念,其基本思想是基于网络互连,利用网络实现资源的充分利用。利用网络上闲置的计算机资源来实现云计算,利用网络上闲置的存储资源来实现云存储,从而实现基于虚拟的资源,为用户提供便捷服务的一种新型技术。“云”可以被看做是一个虚拟化的存储与计算资源池,在此基础上,云计算则是基于这个资源池,借助网络平台,为用户提供的数据存储和网络计算服务。这样看来,当今互联网就是“云”实现的平台,没有互联网,就没有“云”。所以包括微软在内的世界上几乎所有的IT具有都在日益涉足“云”计算。信息资源云终端设备,利用Hadoop云计算平台,有效地提高海量数据处理速度,在此基础上,利用便携式的用户终端,在终端设备上设计GPRS通讯模块,利用GPRS网络,实现将信息资源实时的传输到网络中,实现云存储,从而实现信息资源的高度共享。云存储在嵌入式系统下采用嵌入式技术设计了嵌入式的便携式终端系统,保证信息资源可以迅速及时的传输到云存储中;采用GPRS通讯模块设计了信息资源的传输模块,客户在需要时,可以随时从云存储设备中读取或者写入最新的信息资源。在海量数据处理方面,采用基于Hadoop的云平台处理,采用T_PCA压缩算法对存储到云存储设备中的数据实现压缩,减小数据存储的负担,达到数据的稳定、可靠、大容量云存储。[4]
5.4 云技术在数字资源中的应用
在面向用户的数字图书应用中,如何利用现有的电子图书馆资源,为读者或用户提供更快捷、更便利的图书数据查询服务是目前数字化图书馆建设中必须要考虑的问题,而云计算技术由于其高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务以及及其廉价的特点,使它成为解决数字图书馆中高效数据查询服务的一种有效手段,它能够极大的降低数字图书馆建设成本,实现图书馆资源的有效共享。
6.结束语
云计算是近年来新兴的信息技术应用之一,它将能更好地使用计算资源,更智能地进行大规模的数据处理。基于高效的虚拟计算资源,应用程序能以一种灵活且安全的方式实现快速扩展和缩减.从而交付高品质服务,随着信息技术的逐步发展结合云技术的优势,相信在未来的计算机应用领域,云技术将获得更加广泛的应用,为信息技术的高速发展做出技术支持。
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关键词:云计算 高校教育 应用
云计算是什么?根据Wiki 网站上的解释,“云是指因特网,因为过去一直将因特网画成一朵云”。到目前为止云计算还没有一个统一的定义,云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(UtilityComputing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果。
一.云计算的应用
1云计算作为中国移动蓝海战略的一个重要部分,于 2007 年由移动研究院组织力量,联合中科院计算所,着手起步了一个叫做“大云”的项目。 中移动的大云建设包括两个方向:第一是基础架构建设。 第二部分是平台及服务的建设。 基于这两方面之上,中国移动将推出“软件即服务”,以便中小企业来减少 IT 投入成本和 IT 运营的复杂性,同时提供办公自动化的解决方案。
2 Google 的云计算平台主要包括 Google 针对云计算提出的大规模分布式计算的基础架构以及 Google 在此基础之上构造的云计算应用服务程序。 最近,谷歌还公布了提供可由企业自定义的托管企业搜索服务计划。
二.云计算对高校教育的作用
1 可以降低学校计算机等硬件设备的购买和维修成本
目前,各级大中小学都配备着大量的计算机和网络设备,为了满足越来越多的计算需求,学校不得不经常购买更新计算机和网络设备。 云计算固有的特点使其比其他新技术更容易进入学校。 如果使用云计算服务,绝大部分计算任务交给云端(分布式计算机服务器)来完成,学校只需让电脑接入互联网即可。云计算能把分布在大量的分布式计算机上的内存、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池,并通过网络为用户提供实用计算(Utility Computing)服务。 云计算对用户端的设备要求很低———这一特点决定了云计算将会在学校大受欢迎,可以为学校节约大量的计算机、网络交换等硬件设备的购买和维修成本。
2可以为学校提供经济的应用软件定制服务
软件即服务(SaaS)是云计算提供的一种服务类型,它将软件作为一种在线服务来提供,Google Apps(Google企业应用套件)和Zoho Office 等就是这种类型的应用。 学校接入这类云计算服务后,无需再花费大量资金购买商业软件授权,一些常用的应用软件如办公软件、电子邮件系统等,云服务已经提供,收费低廉,有的甚至是免费。作为客户端的本地电脑只需运行图形界面的Linux 操作系统和Firefox 浏览器即可享受云服务,不用担心应用软件是否是最新版本,这也极大地减少了学校为维护和升级操作系统和应用软件而投入的费用。而Linux 和 Firefox 都是开源软件,可以获取免费使用的许可。Google Apps 就是一个典型的云计算服务案例,它为个人用户免费提供了字处理、电子表格、PPT 演示文档制作 、网页制作以及电子邮件等应用软件,Google还专门为教育机构免费提供了Google Apps 教育版。 在一些学校,使用 Google Apps 比在电脑中布置开源的应用软件来得更方便和简单。
3可以节约能源
云计算将各种IT资源以虚拟化技术作为服务提供给云用户,云用户只要按需付费即可.高校只需根据自己的需求,通过云计算模式,从云服务提供商获得虚拟的基础设施服务,一切计算资源和应用程序都托管到/云0中,无须24 h使用网络服务器,节约能源.对于私有云,由于在进行计算时所有计算机服务器都参与运行,因此,完成实验项目迅速,从而节约时间成本,也节约了电能.
4确保师生的信息安全,提高网络安全
学校的计算机病毒的预防处理一直都是一个十分棘手的问题,尤其在计算机机房、实验室和多媒体教室。 如果其中一台电脑中了病毒,很快就会传遍所有电脑。 同时移动盘的广泛使用更是加快了病毒的传播范围和速度。 现在的杀毒软件授权使用费也是比较高的,而对病毒的防控实效性不是很高。 但在云计算环境下,云计算提供商拥有先进技术和专业团队来负责这些资源的安全维护工作,所有资源高效集成,师生们只需通过网络,就能访问自己的数据。 本地不再存储任何数据,因而不用担心病毒入侵造成的破坏,甚至人为因素造成的数据丢失。 所以,云计算在高校的应用既省去了高校在信息安全方面的开支,又确保了高校师生的信息安全。
5云计算让数据共享更便捷。
在SIM tone公司的教育云计算项目中,普 通 旧 电 脑 通 过 浏 览 器 访 问“W ebSN AP”入口接入其“通用云计算服务”平台,而较新的电脑(能运行W indowsX P 或以上)则通过终端虚拟机软件“SoftSN AP”接入云服务。该云服务传递给每位教师和学生一个虚拟的个人电脑桌面。不管是在学校还是家中,也不管使用台式电脑、笔记本电脑或是手机,接入云端后,都会获取到同一个虚拟桌面,就像使用同一台电脑的系统。因此你可以在任何地方继续你的工作,也可以在多种设备上共享你的数据。同时启用云计算服务提供的共享机制还能轻松把文档与其他人协作共享。比如使用 G oog le apps,你可以把未完成的写作带回家,也可以与伙伴一起协同完成教学设计文本和演示文档,并同其他教师分享。
三高校应用云计算将面临的问题
目前云计算目前仍处于研发阶段,高校构建云计算平台还将面临一些问题
1. 要提高云计算在高校运用的意识。
现在的高校师生因为已经习惯原有的软硬件设施和科研实验平台,在刚开始使用云计算服务时,往往会不知道数据在哪台服务器上,从而担忧自己的科研实验数据泄露,对云计算服务会有些抵触情绪。 这些会影响在高校中推广云计算服务。
2防火墙
防火墙隔离私有云和 Internet,是保证私有云安全性的重要措施之一。如何有效设置防火墙,确保精品课信息的安全也是面临的突出问题。
3多租户技术
多租户技术(多用户技术)主要包括数据隔离、客户化配置、架构扩展和性能定制,为多个用户提供统一堆栈的软、硬件资源。如何让每个用户按需使用资源,并对软件服务进行个性化配置,同时不影响其他用户是需要解决的问题。
4云计算作为分布的互联网基础设施,也面临着与网络相同的安全问题,主要表现在云计算平台受攻击、数据泄漏、数据丢失以及虚拟化带来的安全问题,目前拒绝服务、攻击服务是黑客攻击云计算系统常用的一种手段.公用云提供商一直强调使用加密技术(如SSL)来保护用户数据,但目前也仅仅是传输时是进行加密的,数据在处理诸如使用开源办公系统时是解密,无法保证数据泄漏问题,虽然用户与公用云的提供商鉴定合同,但由于数据存储在云端,并不知道信息被存放在何处或者在什么地方处理数据,这时如果出现自然灾难引起数据灭失可能会出现不必要的纷争.虚拟化是云计算的是本质,但如果主机出现问题,所有虚拟机也会不正常,云系统也不能正常运行.
总之云计算的出现,表明当前互联网的发展到了一个新的阶段,也是一个新的契机。 云计算对教育领域产生的影响也将是重大而深远的,云计算今后如何影响教育的发展,如何充分发挥云计算在教育领域的特点和优势,还需要有充足的时间在实践中验证。
参看文献:
云计算已经从概念阶段走向应用落地阶段。近日,VMware公布的第三次年度云成熟度调查显示,31%的受访者表示其企业正在采用云解决方案,而这个数字在2011年仅为20%,2010年则是16%。
VMware调查报告称,云应用落地将迎来井喷。对这一预测,北京云计算关键技术与应用重点实验室主任曾宇并不完全认同。他认为:从本质上来说,云计算产业是生产业,是服务于第一产业和第二产业的,云计算要有一个大的发展,前提是第一产业和第二产业发展已经基本成熟,有大量的应用需求和提升生产效率的需求推动云计算迅速走向普及,而显然,我们看到中国目前的产业结构尚处在一个需要进一步优化调整的阶段,所以我们发展云计算,需考虑我们的国情,走我们自己的特色之路。
怎样才能走出自己的道路?对此,曾宇认为,首先是必须以行业应用为重点,重点发展服务于第一产业和第二产业的云计算行业应用,提升这些行业的生产效率,从信息化和工业化两化融合入手,以云计算推动工业化和信息化的融合,推动绿色经济的发展和新兴战略产业的发展,以云计算推动我国制造业实现从生产要素优势向创新能力和服务增值优势的历史性转变。其次,我们发展云计算既不能有“悲观论”也不能有“乐观论”,需辩证地看待这一过程, 云计算产业目前还处于起步阶段,但发展起来会很快。有一个从量变到质变的过程。我们既不能太悲观,也不能太乐观。
在曾宇看来,面向公众服务的云计算应该是首先发展的重点。为此云服务提供商可以从两方面着手:一是面向个人和企业的信息服务,提供云计算的海量信息存储、处理等能力;二是面向行业应用,以提供面向行业应用的SaaS和PaaS平台为主。后者有一定难度但却意义重大。因此,他建议云服务提供商应该集中优势资源,深挖行业应用,以云计算平台+大规模专业团队的方式,逐步推进云计算在行业的应用。工业云计算服务平台发展的第三阶段将采取垂直工业云服务模式,采用大规模计算平台+大规模工业设备+领域专家团队的模式,基于区域经济体资源禀赋优势和产业优势建立区域级工业云服务平台,更好地服务于区域经济发展和我国产业结构优化升级调整。
作为由重庆市政府主办的云计算方面的大型比赛,“九龙杯”2012中国(重庆)云应用方案设计大赛希望打通和完善重庆云计算产业链,促进典型应用的落地。作为本次大赛的评审专家,曾宇对大赛寄予厚望,他认为应用是推动云计算产业发展的根本动力,大赛能够有效地促进云计算产业落地。“必须进一步加大云计算应用投入,继续坚持应用牵引,拓展应用领域,使得云计算应用的发展与国家战略需求相统一,促进云计算产业健康、良性、均衡发展。”
【关键词】移动云计算 云体系架构 云卸载
1 引言
云计算是网格计算、服务计算、效用计算等多种计算模式的结合和发展,近年来得到大力发展和迅速普及,在因特网上提供了强大的计算、存储和信息服务,降低了企业和个人的IT投资成本,并通过解耦上层服务和底层网络基础设施提供了极大灵活性。与此同时,智能手机也日益流行并为广大用户提供了丰富的应用服务,包括图片处理、音视频服务、游戏、电子商务和在线社交网络服务等。但是,随着智能手机提供服务的日益增多,对其计算、处理、存储、带宽、能量等资源需求也随着提高,而智能手机的CPU和电池技术进展相对较慢,从而给资源受限的智能手机的应用拓展构成了极大的挑战。
一般来说,可以通过对手机的硬件和软件层面加以改进来提高智能手机的资源供给和服务提供能力,但由于尺寸和重量受限,硬件级的性能提升较慢且成本较高。相比而言,软件层次的性能提升容易一些,可以将大部分计算和处理任务转移到外部服务器或利用外部设施的资源。计算负载卸载是指将资源密集型任务从移动设备迁移到资源丰富的云中或邻近的服务器上,这种借助于云服务资源提升智能手机计算性能的方式极具吸引力和竞争力,在商务、健康医疗、教育、社交网络、文件共享和娱乐等领域都大有用处。
移动云包括两大类:基于基础设施的移动云和无基础设施(自组织)云。基础设施云中硬件基础设施通常保持静态不动,并向移动用户提供信息资源服务;自组织移动云是指由一组移动设备协同构造云设施,并向移动用户提供云服务。需要说明的是,本文主要考虑基础设施移动云。
传统的计算卸载技术由于没有考虑能量效率并且耗费带宽而不能直接移植到智能手机上,并且传统的移动应用模型仅支持开发在移动设备上运行的应用服务而没有考虑计算卸载,很少能够充分利用云资源和云服务。因此,移动智能手机需要一种有效支持计算卸载和适合移动云环境的应用模型,该模型充分考虑能量意识、设备异质性、应用迁移开销、网络数据成本等因素。本文旨在阐述近年来提出的移动云应用模型并比较分析其优缺点,对现有的移动云应用模型进行分类,并说明影响移动云模型的重要因素,最后也指出了其今后的发展方向。
2 移动云计算体系架构
云计算的主要目标之一是为小型微型企业和个人用户提供访问资源和使用服务的便捷高效方法。与此类似,移动云计算的主要目标是向移动用户提供增强的用户体验,包括计算时间、电池寿命、应用服务和设备资源等方面。相比于云计算,移动云计算面临独特的问题和挑战,如网络连接、通信负载、网络带宽、移动设备能量等。无论怎样,移动云应用模型也基于标准的云服务模型,包括IaaS、PaaS、SaaS等。移动云计算的实例包括亚马逊的弹性云计算(EC2)、谷歌的APP Engine和微软的Azure云服务。
当前的移动云计算体系架构中,移动设备可以通过两种方式访问移动服务,即通过移动电信网络或通过无线访问点,如图1所示。前者需要借助于卫星或无线基站,后者借助Wi-Fi接入点,两种方式都要最终接入因特网来获得云中的服务和资源。相比而言,基于Wi-Fi接入方式的时延、成本和能耗更低。
在将移动设备的计算任务卸载到云服务设施之前,移动云应用需做出必要的评估和决策。计算卸载过程的基本工作流程简述如下:首先移动应用检查用户的卸载许可权限,如果用户允许计算任务卸载,那么应用接下来检查到云服务的可访问性和可用的云资源。然后,移动应用还需根据用户的目标和任务需求来决定计算卸载是否有益,如果有益,则执行计算卸载;否则,应用依旧在本地执行计算任务。计算卸载的决策过程很复杂,受多种实体和因素的影响,包括用户、移动设备、网络连接、应用特性和模式以及云服务和资源等。
3 移动云计算应用模型评价标准
本节说明评价移动云应用模型优劣常用的几种指标和需要考虑的若干因素,包括情景意识、时延、带宽利用率、通用性、隐私、复杂性、安全性、编程抽象、可扩展性、执行资源和操作平台。
(1)情景意识:如前所述,应用模型的情景意识是指它了解能够影响计算卸载的实体和参数。实际上,应用模型具有情景意识能力是非常有必要的,因为并非在所有情况下计算卸载都是有益的,榇怂需要根据感知的情景动态决策是否需要执行计算卸载。
(2)时延:在移动云计算中,时延是指从卸载计算任务到从云中返回计算结果的时间。时延主要由卸载数据量、网络传输速度、用户和云服务设施的相对位置、云处理速度等因素决定。
(3)带宽利用率:在应用模型中,带宽利用率是指卸载计算需要迁移到云中的数据量。如前所述,数据量越大时延也越长,因此部分数据可以提前迁移到云中以减少时延。但是,数据的迁移需要进行数据同步,同步频率高数据一致性好但通信开销也越大,需综合考虑。
(4)通用性:所谓的通用型是指应用模型能够支持各种各种的应用,包括时延容忍的应用和实时性要求较高的应用,前者包括文件检索、病毒扫描等,后者包括语音和视频类应用。
(5)隐私性:当前移动设备普遍配备了GPS并且许多应用通过要求获取用户位置信息来提供基于位置的服务。这些服务给用户带来便捷的同时,也造成了严重的隐私泄露问题,特别是用户其它相关的信息被恶意窃取时。另外,云中用户的数据隐私也是一个必须正视的重要问题,其在一定程度上限制了移动云计算应用的普及。为此,欧盟已通过了相关数据保护的法律,对存储用户数据的服务器和机房提出了严格的规范标准。为了解决隐私性问题,移动云应用模型必须提供相应的隐私保护和认证机制。
(6)复杂性:移动云应用必须能够在线或离线执行,还应该以尽量低的时延充分利用带宽。一些应用模型将应用分成可管理的和可卸载的组件,后者可以静态按计划地或动态依据情景信息按需地迁移到云中。此外,一些应用模型在云中采用并行处理来减少执行时间,但并行化能否执行依赖于云服务。不过,应用划分、动态卸载、资源监控、情景感知和并行处理都会在一定程度上增加应用模新的复杂性,导致实现困难并给移动设备带来较高负担。
(7)安全性:安全性是云计算大规模部署应用的一大障碍,因为云计算引入许多新的安全问题,除了上面提到的数据隐私性外,还包括数据访问控制、数据分发、数据完整性、用户可信性、服务可用性、通信安全性和基础设施可靠性。在移动云计算中,需要从两个方面考虑安全问题,即移动设备和云服务设施。移动设备必须时刻清除恶意代码,包括病毒、木马和蠕虫等,以避免隐私泄露和数据遭受破坏。为了清除恶意代码,移动设备上的安全应用必须定期执行扫描,但这又会增加能耗。针对这种矛盾,可以将部分资源耗费型的恶意代码扫描任务卸载到云中,以便在节省移动设备能量的同时获得较高的安全性。另一方面,存储在云中的数据可能丢失、篡改或泄露,必须使用加密保护、访问控制和数据备份机制。
(8)编程抽象:云平台支持不同的API、数据模型、查询语言和成本模型,与此类似,移动设备运行不同的操作系统,对软硬件有不同的要求。因此,移动设备和云平台的异构性使得移动云应用的开发变得非常复杂。为了便于开发移动云应用,需要新的编程抽象工具来隐藏云设施和移动设备的复杂性,如MpaReduce、Spark和Hadoop。
(9)可扩展性:可扩展性是云计算的重要特征之一,以便适应不断增长的用户需求。此外,应用模型必须能够及时集成各种新型的应用,并且对基础设施的要求尽量少。需要指出的是,可扩展性不仅依赖应用模型还依赖于云平台。举例来说,Google的AppEngine的扩展能力好于Amozon的EC2。
(10)执行资源:移动云应用可以采用两种执行方式。第一种情况是应用在虚拟云设施中执行,如个人计算机、笔记本和服务器等;第二种情况是应用在真实的云设施中执行,如EC2、AppEngine等。因此,移动运营用模型必须能够很好地支持这两种执行方式。执行资源极大影响应用模型的可扩展性和可用性,因为邻近的基础设施并非总是可用的,特别是当用户在移动的情况下尤为如此。因此,为了使应用模型可扩展并能利用虚拟的无限资源,将计算任务及时转移到真实的云平台是极好的选择。
(11)软件平台:软件平台是移动设备的应用模型运行的基础,知名的软件平台有Android、iOS、Symbian、BlackBerry等。大多数应用模型都仅支持单个平台,而且每个平台对计算卸载的支撑力度不同。例如,Android相比于iOS能更好地支持计算卸载。
4 移动云计算应用模型分类
移动云应用模型通常是为特定目标设计的,如执行本地资源不足的应用,从而可以增强移动设备的应用性能。当然,有些时候一个应用模型也可以针对多个目标设计,但是有时需要牺牲其他目标来优化主目标。基于应用模型的目标,可以将移动云应用模型分为四类,具体说明如下:
4.1 基于性能的应用模型
基于性能的应用模型的主要目标是将资源密集型的计算卸载到高速云中,通过利用云资源来增强移动设备的应用。CloneClode模型将部分计算任务卸载到云中,并对移动设备和云中的克隆设备进行及时同步,以便保证应用执行的一致性。当允许增强移动设备性能时,移动设备可以将计算任务转移到克隆设备并转入休眠状态。在CloneClode模型中,面临的最大挑战是应用程序分割和进程迁移。图2给出了应用程序分割和进程迁移的一个示例,由于在云中有完整的备份,所以移动设备数据的丢失可以很容易地得到恢复。但是,这又带来了不可回避的数据隐私和安全问题。
Zhang等人提出了一种基于弹性应用的移动云应用模型,每个弹性的应用被分割成多个称为Weblet的组件。Weblet是一种可以计算、存储和通信的独立应用单元并且保持其执行位置透明。Weblet的卸载决定依赖于CPU负载、内存、网络条件、用户喜好和电池能量等因素。基于使用的编程技术,Weblet可以是平台相关的,也可以是平立的。弹性应用可以分为三种模式:复制模式、分离模式和聚集模式。复制模式支持两种类型的复制,一是在云中执行Weblet的多个副本来完成单个任务,从而减少执行时间,特别适合执行大批量的类似任务,如文件扫描。二是在云中执行Weblet的多个副本,但是最先完成执行的副本首先向移动设备返回结果来减少处理时延。分离模式可以在共享的资源上执行Weblet的不同实现,通过向共享资源添加新的实现来增加应用的可扩展性。由于可以在单个设备上聚集多个服务,分离模式可以增强用户的体验。聚集模式在云中运行多个Weblet并监控用户Web账户和服务,因此一旦有账户活动出现,Weblet将聚集信息转发到移动设备上。由于数据复制往往需要在多个位置上分布式执行,因此面临着数据安全、同步和完整性等题。
4.2 基于能量的应用模型
基于能量的应用模型旨在通过充分利用云资源来减少移动设备应用的能耗,这主要是借助计算卸载将计算密集型任务转移到云中,从而减少应用的计算开销。举例来说,uCloud模型重点关注从异质组件中组合应用来支持灵活性、可重用性和可配置性。每个组件可以在移动设备或云中执行,并且组件可以很容易地标识并松散地与输入/输出参数、私有内存和配置信息相绑定。uCloud的优点在于它支持自包含的彼此相互独立的应用组件,从而增加了灵活性和可重用性,但是需要熟练的程序员开发相关应用组件,并且没有采用相应的数据保护机制。
4.3 基于约束的应用模型
基于约束的应用模型主要是在资源受限的环境中(如移动手持设备)通过使用云资源来有效执行应用。与基于能量的应用模型类似,将资源耗费型应用转移到云中而只在移动设备上执行轻量级的应用。例如,Cloullet模型使用虚拟机的概念,通过运行在可信和资源丰富的主机上的虚拟机来实现计算卸载,此时移动设备充当瘦客户机。鉴于时延问题在移动云应用模型中非常关键,因此,Cloudlet模型可以根据需要将计算任务卸载到临近的基础设施上而不是远程的云中,以减少传输和处理时延。基于虚拟机的Cloudlet模型相比于进程迁移和软件虚拟化更为健壮,并且通用性更强,缺点是VM综合处理需要花费数秒使得这种模型不适合实时任务。
4.4 多目擞τ媚P
多目标应用模型的目的是同时获得包括性能和能量效率在内的多个目标并在多个目标之间进行相应的权衡。MAUI模型可以在最小化用户干预的情况下提供精细粒度的应用卸载,主要目标是最小化能耗,同时可以降低移动设备的内存耗费。在MAUI模型中,应用分区是动态的,并且卸载是分段的,以减少处理时延。Cuckoo模型支持应用的部分卸载并且目标使开发者编程更容易。此外,Cuckoo支持本地和远程方法实现,但是不支持异步回调和远程状态转移。
5 结论
本文讨论了移动云计算体系架构及云计算应用模型,通过计算卸载以缓解移动设备在资源受限的条件下的负载,提高其服务性能。但是,现有的云应用模型通常仅支持单个执行平台,限制了其可用性和通用性。为此,需要考虑标准化移动云执行平台以方便计算卸载的实现。此外,移动云计算应用今后仍需要解决多个难题,包括:数据同步、数据隐私性、模型安全性、可扩展性和多目标权衡等。
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一、云计算的概念和核心思想
“云计算”这个概念最早是由谷歌公司在2006年的“Google101计划”中正式提出并使用的。之所以称之为“云计算”,是因为在互联网技术刚刚兴起的时候,人们画图时习惯用一朵云来表示互联网,因此在选择一个名词来表示这种基于互联网的新一代计算方式的时候就选择了“云计算”这个名词。当然,云计算发展至今,早已超越了它原始的概念。下面我们就来解释一下“云计算”的概念。
1.云计算的概念
目前,对于云计算的认识还在不断的发展变化,云计算的概念仍没有普遍一致的定义。因此,我们给出两个现在大家比较认同的定义。
中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义:“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算、存储空间和各种软件服务”。
NIST(NationalInstituteofStandardsandTechnology,美国国家标准和技术研究院)的定义:云计算是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取计算资源(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式,这些资源来自一个共享的、可配置的资源池,并能够以最省力和无人干预的方式获取和释放。这种模式具有5个关键功能,还包括3种服务模式和4种部署方式。
通俗的理解是,云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的资源,它包括硬件资源(服务器、存储器、CPU等)和软件资源(如应用软件、集成开发环境等),本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息,远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机。这样,本地计算机几乎不需要做什么,所有的处理都由云计算提供商所提供的计算机群来完成。
2.云计算的核心思想
为了更好的理解和认识云计算的概念,下面我们来阐述云计算的核心思想:传统IT模式下,企业建立一套IT系统不仅仅需要购买硬件等基础设施,还有买软件的许可证,需要专门的人员维护。当企业的规模扩大时还要继续升级各种软硬件设施以满足需要。对于企业来说,计算机等硬件和软件本身并非他们真正需要的,它们仅仅是完成工作、提供效率的工具而已。对个人来说,我们想正常使用电脑需要安装许多软件,而许多软件是收费的,对不经常使用该软件的用户来说购买是非常不划算的。可不可以有这样的服务,能够提供我们需要的所有软件供我们租用?这样我们只需要在用时付少量“租金”即可“租用”到这些软件服务,为我们节省许多购买软硬件的资金。我们每天都要用电,但我们不是每家自备发电机,它由电厂集中提供;我们每天都要用自来水,但我们不是每家都有井,它由自来水厂集中提供。这种模式极大地节约了资源,方便了我们的生活。面对计算机给我们带来的困扰,我们可不可以像使用水和电一样使用计算机资源呢?答案是肯定的。云计算的最终目标就是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众,使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源。这就是云计算的核心思想。
二、云计算的分类
云计算按服务方式或者是部署方式,可以分成三类。
1.公共云(Publiccloud)
公共云:云基础架构被做成一般公共或者一个大的群体所使用,被某个组织所拥有,并出售云计算服务。对于使用者而言,公共云的最大优点是,其所应用的程序、服务及相关数据都存放在公共云的提供者处,自己无需做相应的投资和建设。
2.私有云(Privatecloud)
私有云:是指企业自己使用的云,它所有的服务是供自己内部人员或分支机构使用。私有云的部署比较适合于有众多分支机构的大型企业或政府部门。随着这些大型企业数据中心的集中化,私有云将会成为他们部署IT系统的主流模式。私有云部署在企业自身内部,因此其数据安全性、系统可用性都可由自己控制。但其缺点是投资较大,尤其是一次性的建设投资较大。
3.混合云(Hybridcloud)
混合云:包含多个公有云和私有云。这些云保持着唯一的实体但是通过标准或者特有的技术结合在一起。这些技术使得数据或者应用程序具有可移植性。混合云所提供的服务既可以供别人使用,也可以供自己使用。相比较而言,混合云的部署方式对提供者的要求较高。
三、云计算特点
1.规模巨大:云计算是由几十万、上千万台服务器联合组成的具有前所未有的计算能力服务器集群。
2.虚拟化:云计算通过虚拟化技术,对成百上千的云服务器的CPU、内存、硬盘和网络带宽等资源虚拟化成为一个整体,根据用户需求动态地分配。
3.通用性:云计算不是针对特定的应用,在云计算的支撑下可以构造出千变万化的应用,同一个云计算平台可以同时支撑不同的应用运行。
4.高可扩展性:云计算的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。
5.按需服务:云计算是一个庞大的资源池,用户按需购买;云计算可以像自来水、电、煤气那样计费。
6.极其廉价:由于云计算的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云,云计算的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本,云计算的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升,因此用户可以充分享受云计算的低成本优势,经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
四、云计算应用面临的主要问题尽管云计算模式具有许多优点,但是在应用方面还存在一些问题。
1.数据隐私问题:如何保证存放在云服务提供商的数据隐私不被非法利用,不仅需要技术的改进,也需要法律的进一步完善,或采用一定的应用策略。#p#分页标题#e#
2.数据安全性:有些数据是企业的商业机密,数据的安全性关系到企业的生存和发展,云计算数据的安全性问题解决不了会影响云计算在企业中的应用。
3.用户使用习惯:如何改变用户的使用习惯,使用户适应网络化的软硬件应用是长期而艰巨的挑战。
4.网络传输问题:云计算服务依赖网络,目前网速低且不稳定,使云应用的性能不高。云计算的普及依赖网络技术的发展。
小结
【关键词】云计算 构架 关键技术 数据处理 优化
云计算作为信息产业的重大革新,主要是依托于互联网技术实现自由的资源池访问的一种计算模式。以计算机资源服务为表现形式,用户可以利用云计算进行业务快速申请和资源释放,并对其使用的资源进行付费,云计算模式可用于程序员进行软件开发、为企业提供计算服务,也可用于个人用户的软件使用甚至桌面租赁,“云端”化的“即”服务模式提高了资源服务质量、降低了企业的IT拥有和运行成本。在这样的环境背景下,探究云计算构架及其关键技术具有非常重要的现实意义。
1 云计算主要应用特征
在云计算的实际应用中,在传统分布计算思维方式的基础上,利用计算机集成数据中心,通过服务形式为用户提供云计算购买资源。在这一层面看,云计算和网格计算具有一定的相同之处,除此之外还具备以下几点特征:
1.1 弹
在云计算的实际应用中, 其服务模式可以根据用户的需求快速伸缩,呈现自动业务负载变化,有效防止服务器性能荷载较大而影响服务质量,造成信息资源的不必要浪费。
1.2 资源池化
在云计算构建中,资源的分享与利用主要是利用共享资源池的形式进行资源管理,结合虚拟化技术,根据用户的实际资源使用需求进行资源分配,对于用户来说,在提供资源服务的过程中,资源放置、分配以及管理等方面均为透明化,提高用户体验。
1.3 按需服务
云计算具有按需服务的使用功能,主要涉及到应用程序服务、数据储存服务以及信息基础设施等服务内容,用户可以根据自身的实际使用需求进行云计算服务选择,系统会按照用户的实际需求自动分配资源,在此过程中不需要管理员的干预,进而实现资源自动服务。
2 云计算系统构架研究
2.1 核心服务层
云计算构架在实际使用中主要涉及到核心服务、服务管理以及用户访问接口等三个层面,核心服务的主要功能是把硬件软件设施以及应用程序转化为对用户的服务,在实际运行中包括laaS、PaaS、SaaS等三层。laaS层主要是向用户提供硬基础设置服务,根据用户的实际使用需求选择实际计算机、虚拟计算机、储存与网络等信息资源,在实际使用的过程中,用户需要向云计算系统输入硬件服务关键词,以提高服务项目的准确性。在近几年的研究中,逐渐将虚拟化技术应用到laaS层服务中,进而有效提高laaS层服务的可靠性、规模性以及定制性。PaaS层作为应用程序的主要运行环境,为用户提供应用程序部署和资源管理等服务工作,利用软件开发工具与开发语言,设计人员可以将程序代码上传,以实现服务功能。SaaS层主要依托于基础平台开发,在实际应用的过程中更加倾向于企业资源服务,企业利用SaaS层对管理企业各类信息数据,如CRM、ERP、HRM等托管应用管理,在线文档处理、在线存储、企业邮箱等应用服务。
2.2 服务管理层
在云计算构架的实际应用中,服务管理对核心服务层具有非常重要的辅助作用,可以有效提高核心服务层的安全性与可靠性,并主要涉及到服务质量保证与安全管理两方面内容。云计算服务系统资源庞大、结构复杂,在实际使用中无法达到用户的服务质量标准。对此,服务开发商可以与用户签订服务水平协议,在服务质量方面达到双方要求,进而保证云计算系统服务质量。在安全管理方面,服务管理层利用资源集中处理方式,可以有效防止计算机服务平台单点失效的现象,保证数据中心的运行质量与运行效率,进而保证云计算系统平台综合服务水平。
2.3 用户访问接口层
在云计算构架中,用户访问接口层为用户访问云计算网页提供的有效的渠道,主要涉及到命令行、Web门户以及Web服务等内容,命令行与Web服务在运行中访问模式主要可以为终端设备进行应用程序接口连接,实现多种服务的组合。而Web门户是进行云计算系统访问的模式,利用Web门户可以把用户桌面应用顺利转移到互联网平台中,提高用户访问网页的便利性,使得用户可以借助浏览器进行数据程序的访问,进而有效提高云计算系统访问效率。
3 云计算构架关键技术
3.1 数据中心节能技术
在进行laaS层设计的过程中,由于云计算数据中心规模庞大,在设备实际运行的过程中会消耗大量电量,因此,建设绿色节能数据中心是云计算的关键技术环节。通常应在IT设备、电源系统、制冷系统等关键环节进行节能。技术人员先要对IT设备的能耗量进行分析与研究,不断优化其数据总量,争取在电能消耗和性能使用方面达到最佳平衡。对于制冷系统电能消耗问题,设计人员要对空间大小、风扇以及机架摆放、空气流动方向等影响因素进行有效控制,制定多层次数据中心设备设计方案,利用计算机进行空气流与热交换的构建,模拟真实的系统运行环境,进而为数据中心的规划与布局提供有利的理论依据。
3.2 虚拟化技术
虚拟化技术主要应用在laaS层,可以为云计算构件运行提供计算资源、存储资源和网络资源,作为云计算系统中的关键技术,对系统基础设施服务进行按需分配,满足用户在云计算系统使用中的的个性化需求。服务器虚拟化通过把多个操作系统整合到一台物理服务器上,从而实现多用户通过各自的操作系统共享物理服务器的同一CPU、磁盘、内存、网卡等资源,还可以通过资源自动分配技术提高资源利用率、简化IT架构、降低管理资源的难度;客户虚拟机的真正硬件无关性还可以实现虚拟机的运行时迁移,可以实现真正的不间断运行,从而最大化保持业务的持续性。存储虚拟化通过条带化异构存储,实现存储资源的池化,实现SAN、NAS及FCOE、CIFS、NFS的全协议支持,最新的超融合架构可以实现多设备分布式存储,从而提高存储的IO性能和可靠性。网络虚拟化就是在一个物理网络上模拟出多个逻辑网络,可以通过基于设备或基于路由器实现同一物理网络的多条逻辑隧道,从而实现多业务网络的物理复用;通过openflow等技术可以将网络设备控制面与数据面分离开来,实现“软件定义网络”,从而实现了网络流量的灵活控制,使网络作为管道变得更加智能。
4 结束语
本文通过对云计算构架及其关键技术的研究,介绍了云计算通过互联网技术提供用户进行资源池访问的多种途径,尤其是从系统架构的层次和IDC节能技术、虚拟化技术有深入浅出的描述,并对前沿发展应用进行了跟踪,有助于进而进一步推进云计算的优化与发展应用。
参考文献
[1]罗军舟,金嘉晖,宋爱波,东方.云计算:体系架构与关键技术[J].通信W报,2014(07):3-21.
[2]宋丽华,郭锐,任强,鹿全礼,郑雷雷.东营云计算系统架构关键技术的研究[J].计算机应用与软件,2014(10):211-212+249.
作者简介
陈仁太(1976-),男,四川省中江市人。大学本科学历。现为成都师范学院信息中心讲师。主要研究方向为教育信息化、计算机网络、数据挖掘技术、云计算。